Trabalho APS - Cromatografia (corpo do trabalho)

Prévia do material em texto

1. INTRODUÇÃO
	A cromatografia (do grego χρώμα: chroma, cor e γραφειν: "grafein", grafia) é uma técnica quantitativa que tem por finalidade geral a identificação de substâncias e a separação-purificação de misturas. Usando propriedades como solubilidade, tamanho e massa, envolve uma série de processos de separação de misturas. A cromatografia acontece pela passagem de uma mistura através de duas fases: uma estacionária (fixa) e outro móvel. A grande variabilidade de combinações entre a fase móvel e estacionária faz com que a cromatografia tenha uma série de técnicas diferenciadas. [8]
	A interação dos componentes da mistura com estas duas fases é influenciada por diferentes forças intermoleculares, incluindo iônica, bipolar, apolar, e específicos efeitos de afinidade e solubilidade. [8]
2. HISTÓRIA
	Foi o botânico russo, Mikhail Semenovich Tswett quem inventou a primeira técnica cromatográfica em 1900 durante suas pesquisas sobre a clorofila. 
Figura 1 (botânico russo, Mikhail Semenovich Tswett). [5]
 
	Ele usou uma coluna de absorção líquida contendo carbonato de cálcio para separar pigmentos de folhas de plantas. O método foi descrito em 30 de dezembro de 1901 no 11° Congresso de Médicos e Naturalistas em São Petersburgo. A primeira publicação feita foi em 1903. Ele usou pela primeira vez o termo cromatografia em uma publicação em 1906 no jornal de botânica alemão, Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. Em 1907, demonstrou sua cromatografia para a Sociedade Botânica Alemã. [8]
	Em 1952, Archer John Porter Martin e Richard Laurence Millington Synge ganharam o Prêmio Nobel de Química pela invenção da cromatografia de partição. Desde então, a tecnologia tem avançado rapidamente. [8]
CLASSIFICAÇÃO DAS TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS
3.1 De acordo com o sistema cromatográfico [1]
	Em Coluna.
	Cromatografia líquida.
	Cromatografia gasosa.
	Cromatografia supercrítica.
	Planar.
	Centrífuga (Chromatotron).
	Cromatografia em camada delgada (CCD).
	Cromatografia em papel (CP).
3.2 De acordo com a fase móvel [1]
	Utilização de gás.
	Cromatografia gasosa (CG).
	Cromatografia gasosa de alta resolução (CGAR).
	Utilização de líquido.
	Cromatografia líquida clássica (CLC).
	Cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE).
	Utilização de gás pressurizado.
	Cromatografia supercrítica (CSC).
3.3 De acordo com a fase estacionária [1]
	
	Líquida.
	Sólida.
	Quimicamente ligadas em moléculas polares.
3.4 De acordo com o modo de separação [1]
	
	Por adsorção.
	Por partição.
	Por troca iônica.
	Por afinidade.
APLICABILIDADE DA CROMATOGRAFIA NOS ALIMENTOS
	A melhora da qualidade de vida de uma população passa, necessariamente, por um aprimoramento da qualidade do alimento que esta população consome. Assim sendo, a demanda por um melhor controle de contaminantes, impurezas e compostos químicos indesejáveis em alimentos (tóxicos, de sabor desagradável, de cor indesejável, etc.) tem aumentado bastante o uso de métodos cromatográficos nesta área. [2,4]
	Nesta linha de trabalho tem-se investigado o desenvolvimento de métodos analíticos que permitam a rápida caracterização de alimentos com vistas à determinação de compostos ou classes de compostos. Por ex., foram desenvolvidos vários métodos cromatográficos para a análise de limonóides (limonin, nomilin, etc.) em suco de frutas cítricas. Este estudo é importante pelo fato desta classe conter vários compostos químicos os quais conferem sabor amargo ao suco. Também tem sido de interesse a caracterização química de óleos essenciais, aromatizantes naturais, aminoácidos, açúcares, etc. em alimentos. [2,4]
Vários métodos quimiométricos e inteligência artificial, incluindo "pattern recognition" e redes neurais, têm sido empregados para estudos de classificação de óleos vegetais e outros alimentos. [2,4]
	Por outro lado com a finalidade de ganhar cada vez mais o mercado competitivo, as indústrias de alimentos lançam mão de novos produtos a cada dia. O crescente emprego de aditivos intencionais e tecnologia no desenvolvimento de novos produtos. A indústria de insumos adquiriu maior importância no desenvolvimento de inovações tecnológicas que a indústria de bens de capital. Isso leva a uma alta especialização no segmento de insumos.
	Os corantes artificiais pertencem a uma dessas classes de aditivos alimentares e têm sido objeto de muitas críticas, já que seu uso em muitos alimentos justifica-se apenas por questões de hábitos alimentares. [2,4] 
	Adicionar corantes aos alimentos para torná-los mais atrativos é uma prática de longa data. Civilizações antigas retiravam substâncias da natureza para colorir seus alimentos.
	Vários alimentos sofreram abusos, sendo coloridos até com substâncias altamente tóxicas. Na Inglaterra, no começo do século, foram relatados casos do uso de sulfato de cobre para colorir de verde, conservas de picles, chumbo negro em folhas de chá para parecerem novas e, para realçar a coloração alaranjada de alguns queijos, o chumbo vermelho. [2,4]
	Outros tipos de aditivos alimentares são os conservantes, que retardam ou inibem a proliferação de microrganismos nocivos à saúde humana. Pode englobar diversas substâncias químicas como cloreto de sódio; ácidos orgânicos, como benzoico, sórbico e seus sais. Estes são amplamente utilizados na conservação de laticínios e bebidas não alcoólicas em geral. De acordo com a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), a concentração desses conservantes não pode ultrapassar 0,1%%. O excesso desses conservantes nos alimentos pode acarretar problemas à saúde; sendo necessário, assim, sua quantificação através de técnicas analíticas como a Cromatografia. [2,4]
AVALIAÇÃO DE ADULTERAÇÃO EM ALIMENTOS
	Os alimentos podem ser adulterados por meios naturais ou artificiais. Este último visa, principalmente, a obtenção de maior lucro em prejuízo da qualidade do alimento produzido. O Grupo de Cromatografia tem desenvolvido vários procedimentos para a identificação e quantificação de adulteração em alimentos. Um exemplo consiste na adição de óleo de soja ao óleo de oliva visando à adulteração. Sendo o primeiro de menor custo, sua adição ao segundo reduz o custo do óleo e pode aumentar o lucro quando o produto é vendido como óleo de oliva puro. [2-3]
RESÍDUOS DE AGROTÓXICOS EM ALIMENTOS
	A necessidade do uso de agrotóxicos para a produção de alimentos em larga escala é reconhecida hoje, mesmo pelos defensores do meio ambiente. Entretanto, seu uso indiscriminado pode levar a problemas de saúde de dimensões alarmantes. Portanto, um controle rígido da presença de agrotóxicos em alimentos deve ser feito permanentemente. [4]
	Os laboratórios de cromatografia têm trabalhado de forma intensa no desenvolvimento de novos métodos analíticos para o estudo de agrotóxicos em alimentos. Vários métodos de extração (incluindo extração com fluido supercrítico e em fase sólida), "clean up" e de análise tem sido investigados em diversas matrizes. 	Uma grande variedade de classes químicas tem sido investigada, desde os clássicos organo-clorados até compostos nitrogenados, sulfurados, organo-metálicos, etc. Na verdade, os laboratórios não limitam seus interesses pela classe de composto; caso não existam métodos descritos na literatura, novos métodos são desenvolvidos e validados. [4]
	Um grande número de matrizes encontra-se em investigação atualmente em vários laboratórios de cromatografia esses estudos, inclui a água, solo, frutas, vegetais, capim, fumo, etc. [4]
	Tem se desenvolvido a produção de óleos vegetais procedentes de diversas fontes (milho, soja, colza, etc.) através do uso de extração com dióxido de carbono no estado supercrítico (CO2-SFE) ao invés de solventes orgânicos. O dióxido de carbono é fácil de ser produzido e purificado em larga escala, não é tóxico, não é inflamável, pode ser reciclado com maior facilidade que solventes orgânicos líquidos, não deixa resíduo no extrato, apresenta maior rendimentode extração devido a seu elevado poder de solvatação e sua difusividade, entre outras propriedades interessantes. Outro sistema que se encontra atualmente em estudo em vários laboratórios é a produção de classes de compostos de interesse em citros a partir da extração com fluido supercrítico e através de cromatografia líquida preparativa. 	Neste último caso, uma fração contendo compostos de interesse pode ser isolada dos demais compostos presente na larga escala, resultando no preparo de compostos de grande importância industrial (por exemplo: aldeídos, terpenos, ésteres, etc.), principalmente aromas e fragrâncias. [4]
	Dentre todos os processos de cromatografia os mais utilizados em processos alimentícios são: [1]
- Liquida de alta eficiência
- gasosa
CROMATOGRÁFIA LIQUIDA
	A cromatografia líquida de alta eficiência é um importante membro de toda uma família de técnicas de separação, uma vez que consegue separar misturas que contém um grande numero de compostos similares. Atualmente, seu emprego em vários laboratórios é considerado indispensável. Conhecer suas vantagens limitações componentes e os critérios de escolha entre as opções de equipamentos e acessórios disponíveis é uma obrigação dos profissionais de laboratórios químicos, farmacêuticos, bioquímicos e outros.[1,3]
	Vários nomes têm sido utilizados para denominar essa técnica de cromatografia liquida: alta velocidade, alta pressão, alto desempenho, alta resolução e alta eficiência. O nome mais empregado em português é “cromatografia liquida de alta eficiência” (CLAE).[1,3]
	A CLAE utiliza instrumentos que podem ser totalmente automatizados. É um tipo de cromatografia liquida que emprega colunas recheadas com materiais especialmente preparados e uma fase móvel, eluida sob altas pressões. Ela tem a capacidade de realizar separações e analises quantitativas de uma grande variedade de compostos presentes em diversos tipos de amostras, em escala de tempo de poucos minutos, em alta resolução, eficiência e detectabilidade. [1,3]
	Na CLAE emprega-se uma coluna fechada, reaproveitável; portanto até centenas de separações individuais podem ser realizadas com a mesma coluna. Desde que o custo de uma coluna individual pode ser distribuído por um grande numero de amostras é possível utilizar colunas com recheios de alta resolução, porém mais caras. Essas colunas são muito eficazes más oferecem uma grande resistência à vazão da fase móvel. Por essa ração faz-se necessário empregar uma bomba de alta pressão que faz que a fase móvel migre a uma velocidade razoável através da coluna. A vasão da fase móvel é controlada facilmente, resultando em operações mais reprodutíveis que tornam as analises executadas pela CLAE mais precisas. Uma injeção precisa da amostra é conseguida rapidamente usando-se uma válvula de injeção. Vários tipos de detectores que são colocados na saída da coluna proporcionam um registro continuo da composição do efluente o que permite obter um cromatograma, similar aos obtidos em cromatografia gasosa, que se pode utilizar para identificar e /ou quantificar os componentes da amostra. [1]
	Há sete diferentes mecanismos que governam as separações em cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE) mediante a troca da fase estacionaria e da fase móvel, e possível utilizar cada um deles com o mesmo equipamento. [1]
	Vários problemas em separação por cromatografia podem ser resolvidos por mais de um método. Outros apenas podem ser tratados por um método especifico. [1]
Os sete mecanismos específicos são: [1]
-Cromatografia liquido-solido ou por adsorção
-Cromatografia liquido-liquido ou por partição
-Cromatografia liquida com fase ligada
-Cromatografia liquida quiral
-Cromatografia por troca iônica
-Cromatografia por bioafinidade
-Cromatografia por exclusão 
	a) cromatografia por filtração em gel
	b) cromatografia por permeação em gel.
Aparelhagem: [2]
- Reservatório
- Bomba
- Injetor
- Coluna cromatográfica
- Detector
- Dispositivo de captura de dados
Figura 2 – (Cromatógrafo a liquido, ressaltando as partes principais: injetor, purga, coluna, detector e bomba). [6]
	A cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE) é a mais utilizada na indústria de alimentos, pois visa a sua caracterização e também ao controle de sua qualidade. É grande o numero de problema relacionado à contaminação ambiental, adulteração de alimentos e produtos afins a CLAE também é muito utilizada no monitoramento de pesticidas (inseticidas, fungicidas, herbicidas etc.). [1]
	Atualmente, a CLAE é ainda objeto de novos avanços que nos faz prever que, que um futuro muito próximo, seu emprego será ainda ais amplo, com o uso analítico de colunas com microdiametro ou capilares, ou ainda com a utilização de colunas (1mx1m) que separam até quilogramas de amostra e o emprego de novas fases estacionarias, que permitiram a separação de amostras cada vez mais complexas. [1]
8. CROMATOGRAFIA GASOSA
	Na CG é necessário que a amostra seja suficientemente volátil, a fim de que possa passar através da coluna na forma de vapor e estável termicamente para não se decompor nas condições de separação. Pode-se aumentar a sua volatilidade, derivando os compostos ou aumentando a temperatura de trabalho, que tem o seu limite máximo pratico de aproximadamente 400° C devido à fase estacionária, detectores etc. [1]
Por isso, somente os gases e cerca de 20% dos compostos orgânicos conhecidos podem ser analisados por CG, sem modificar suas estruturas para aumentar-lhe volatilidade. [1]
 A técnica de desenvolvimento usada em cromatografia gasosa é a eluição. Uma corrente de gás passa continuamente pela coluna e , quando a amostra vaporizada é introduzida rapidamente nessa corrente de gás, ela é arrastada através da coluna. As substâncias presentes na amostra, depois de separadas, chegam ao detector, que gera um sinal para um sistema de registro e tratamento dos dados. [1]
 Em um cromatograma ideal, os picos apresentam-se separados e simétricos; na pratica, pode haver sobreposição parcial devido a uma separação deficiente na coluna, ou a presença de picos com assimetria frontal ou caudas. A assimetria frontal está, frequentemente, relacionada com um excesso de amostra injetada ou com o uso de colunas em uma temperatura abaixo do ideal para uma determinada análise. As caudas aparecem devido às falhas na técnica de injeção da amostra, ou devido à adsorção excessiva na fase estacionária ou suporte. [1]
 Durante a análise, a temperatura da coluna pode permanecer constante (cromatografia gasosa isotérmica), ou sofrer uma variação, linear ou não (cromatografia gasosa com temperatura programada). A programação de temperatura é significativamente importante em cromatografia gasosa, já que melhora a separação e diminui o tempo de análise. Ela consiste em começar a análise com a coluna em uma temperatura mais baixa, para que solutos de baixo ponto de ebulição possam eluir como picos separados. Durante a análise, a temperatura da coluna é aumentada com o objetivo de se diminuir a retenção de substância de maior ponto de ebulição. Além das vantagens citadas, a programação de temperatura faz que haja uma maior simetria nos picos é uma melhor detectabilidade para aqueles picos com tempos de retenção excessivamente longos sob condições isotérmicas. A programação de temperatura é bastante útil quando a amostra é composta de substâncias com uma grande diferença em seus pontos de ebulição. [1]
Figura 3 (Cromatógrafo de fase gasosa). [7]
 A cromatografia gasosa pode ser realizada empregando-se colunas recheadas ou capilares. As colunas recheadas são constituídas por tubos de vidro, aço inox, ou, mais raramente, cobre, com diâmetro interno de 1 a 4 mm e recheadas com uma fase estacionária sólida ou líquida, nesse último caso, dispersa em um suporte sólido. As colunas capilares são preparadas com capilares de sílica fundida de diâmetro interno de 0,10 a 0,75 mm, com a faseestacionária espalhada, ou imobilizada na parede interna do capilar. [1]
 De acordo com o tipo de fase estacionária usada, a cromatografia gasosa pode ser classificada em cromatografia gás-sólido e cromatografia gás-líquido. As fases especiais, como as empregadas na separação de enantiômeros, também são consideradas líquidas e, consequentemente, classificadas como cromatografia gás-líquido. [1]
 Na Cromatografia gás-sólido, a fase estacionária é um sólido com uma grande área superficial e a separação baseia-se em mecanismos de adsorção das substâncias nesse sólido. A cromatografia gás-sólido é usada principalmente na análise gases permanente e compostos apolares de massa molar baixa. [1]
 Na cromatografia gás-líquido, a fase estacionária é um líquido pouco volátil, espalhando ou imobilizando a um suporte sólido ou às paredes das colunas capilares. A separação baseia-se em mecanismos de partição das substâncias entre a fase líquida e a fase gasosa. A utilização da cromatografia gás-líquido corresponde a cerca de 95% do total de aplicações.[1]
		
 .
Figura 4 – (mostra a separação de ácidos graxos presentes no azeite de oliva, após derivação para formação dos respectivos ésteres metílicos.) [1].
	Na indústria alimentícia, pode-se usar a cromatografia gasosa para analise de alguns constituintes de alimentos, como lipídeos e carboidratos. Em alguns casos, como técnicas adequadas de concentração da amostra, podem ser detectados constituintes alimentícios no nível de traços, como esteroides e vitaminas. Além disso, a cromatografia gasosa é frequentemente usada, em conjunto com a cromatografia em camada delgada, para estudar a adulteração, contaminação e decomposição de alimentos. [1]
	
CONCLUSÃO
	Concluímos que a cromatografia é um método físico-químico de separação que se fundamenta na migração diferencial dos componentes de uma mistura devido a diferentes interações entre duas fases imiscíveis: fase móvel (gás, líquido ou um fluido supercrítico) e fase estacionária (fixa colocada em uma coluna ou numa superfície sólida). Onde é bastante utilizada no controle de qualidade dos produtos acabados ou das matérias-primas de indústrias químicas, farmacêuticas e alimentícias.
 REFERÊNCIAS
Carol H. Colins, Gilberto l. Braga, Pierina S. Bonato. Fundamentos de cromatografia. Campinas, SP, Editora da Unicamp 2006.
CHIARADIA, M.; COLLINS, C.; JARDIM, I.; O Estado da Arte da Cromatografia Associada à Espectrometria de Massas Acoplada à Espectrometria de Massas na Análise de Compostos Tóxicos em Alimentos. Química Nova; Vol. 31, No. 3; páginas 623-636; 2008.
A importância da cromatografia. Disponível em: 3. 3. http://www.engenhariaearquitetura.com.br/blog/ciencias-da-vida/?p=378
 Acesso em :15 de outubro de 2014.
Laboratório de cromatografia Croma. Análise de Contaminantes em Alimentos. Disponível em: http://www.iqsc.usp.br/iqsc/grupos_pesquisa/dqfm/croma/index_arquivos/Page309.htm Acesso em: 23 de outubro de 2014.
Figura 1, Disponível em: http://cromatografialiquida.com.br/claetswett.htm 
Acesso em: 23 de novembro de 2014
Figura 2, Disponível em: http://pt.slideshare.net/adriannemendonca/cromatografia-liquida
Acesso em: 23 de novembro de 2014
Figura 3, Disponível em: http://www.intecrom.com.br Acesso em: 23 de novembro de 2014
Cromatografia Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Cromatografia
Acesso em: 23 de novembro de 2014